CAPES / A geração de energia a partir de fontes alternativas é na atualidade tema de inúmeras pesquisas e desenvolvimento no meio científico e industrial. A energia eólica destaca-se nesse cenário como uma das mais proeminentes alternativas na geração de energia elétrica, por suas inúmeras vantagens. Em trabalhos de pesquisa, a reprodução computacional e em bancada do comportamento de uma turbina eólica, incluindo simulação de grandezas mecânicas e elétricas, que afetam diretamente a conversão de energia, são ferramentas muito apropriadas para o desenvolvimento e estudo de novas tecnologias quanto ao aproveitamento do potencial eólico de uma determinada região. Este trabalho aborda estudos referentes ao processo de conversão de energia em sistemas eólicos para geração de energia elétrica, com a finalidade de se desenvolver uma ferramenta para emulação de turbina eólica em bancada experimental, utilizando software LabVIEW®. O objetivo desta ferramenta é emular o torque mecânico desenvolvido no eixo de uma turbina eólica operando em geração distribuída, a partir de uma bancada experimental constituída por motor de indução trifásico e gerador síncrono a imã permanente, sob diferentes condições de velocidade de vento. Tal ferramenta possui o objetivo de ser flexível para demais arranjos laboratoriais, ou seja, capaz de ser empregada em outras estruturas de emulação de geração eólica em tempo real. Uma modelagem do sistema eólico é apresentada, desde a turbina ao gerador elétrico, após uma ferramenta de simulação em ambiente Matlab/Simulink® é desenvolvida com finalidade de pré-validar o experimento em bancada, então é realizada a implementação de projeto em bancada. / Power generation from alternative sources is at present the subject of numerous research and development in science and industry. Wind energy stands out in this scenario as one of the most prominent alternative in the generation of electricity, by its numerous advantages. In research works, computer reproduction and experimental behavior of a wind turbine are very suitable tools for the development and study of new technologies and the use of wind potential of a given region. These tools generally are desired to include simulation of mechanical and electrical parameters that directly affect the energy conversion. This work presents the energy conversion process in wind systems for power generation, in order to develop a tool for wind turbine emulation testing experimental, using LabVIEW® software. The purpose of this tool is to emulate the torque developed in an axis wind turbine. The physical setup consists of a three phase induction motor and a permanent magnet synchronous generator, which are evaluated under different wind speed conditions. This tool has the objective to be flexible to other laboratory arrangements, and can be used in other wind power generation structures in real time. A modeling of the wind power system is presented, from the turbine to the electrical generator. A simulation tool is developed using Matlab/Simulink® with the purpose to pre-validate the experiment setup. Finally, the design is implemented in a laboratory setup.

O presente trabalho tem como objetivo estudar a força propulsora proveniente do motor de indução linear plano, na condição de bloqueio. Utiliza-se um método de imposição de correntes elétricas ao estator através de um conversor de frequência PWM acionado por uma plataforma realimentada. A leitura da força propulsora foi realizada através de uma célula de carga utilizando um circuito eletrônico para leitura e condicionamento do sinal. Visando a análise completa do motor linear, foi realizado uma modelagem computacional que emprega todos os parâmetros relevantes ao estudo da máquina bloqueada. Ao final realizou-se um confronto teórico experimental que avaliou a eficiência do método proposto. / This work intent to study the motive power provided by the plane linear induction motor, in a lock condition. It uses a method of imposition of the electric current to the stator via a frequency convertor PWM driven by a refed platform. The reading of the motive power was performed by a load cell using an electronic circuit for reading and conditioning of the signal. Aiming a complete analysis of the linear motor, it was performed a computational modeling that employs all relevant parameters to the study of the locked machine. At the end it was held a theoric-experimental confrontation that evaluated the effectiveness of the proposed method. / Dissertação (Mestrado)

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / This work presents the development of a learning platform for testing the three-phase induction motors. The project is the implementation and automation of a mechanical bench for testing in electrical machines with power less than 5HP. The developed bench allows user interaction, gradual and assisted in all stages, ie, from the design of the electric machine to the experimental verification of the dynamic behavior of the tested machine. Teaching resources from educational are illustrated by the results obtained with the control of a dc machine operating as a generator driven by three-phase induction motor. With this stand it is possible to perform significant tests to determine the performance of electric motors, such as measuring voltages and stator currents, speed, torque and power on to the motor shaft, beyond the graphics of torque and current versus speed , power and efficiency versus applied load factor. To drive and processing of information obtained (measures), uses a data acquisition system controlled by an application developed specifically for this work in graphical programming using the \"LabVIEW \" software. The study was conducted in steps like the following description: literature review study of NBR 5383-1(2002) (Brazilian rules of electrical machines), study and simulation of induction motors, physical design of the bench, specification of sensors and equipment, assembly and implementation of the testing manager application. / Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de uma plataforma didática para ensaios de motores de indução trifásico. O projeto consiste na implementação e automação de uma bancada mecânica para ensaios de motores elétricos com potência de até 5CV. A plataforma desenvolvida permite uma interação do usuário, gradual e assistida, em todos os estágios dos ensaios, ou seja, desde a escolha do tipo da máquina elétrica até a verificação experimental do comportamento dinâmico da máquina ensaiada. Os recursos didáticos da ferramenta educacional são ilustrados com resultados obtidos com o controle de uma máquina de corrente contínua, operando como gerador acionada por um motor de indução trifásico. Com esta bancada é possível a realização de testes relevantes para determinação de desempenho dos motores elétricos, como a medição de tensões e correntes de estator, velocidade, conjugado e potência no eixo da máquina ensaiada, além da obtenção das curvas de conjugado e corrente versus velocidade, fator de potência e rendimento versus carga aplicada. Para acionamento e processamento de informações obtidas (mensuradas), utiliza-se um sistema de aquisição de dados controlado por um aplicativo desenvolvido especificamente para este trabalho na linguagem de programação gráfica ―LabVIEW ‖. O trabalho foi desenvolvido nas seguintes etapas: levantamento bibliográfico, estudo da Norma NBR 5383-1(2002), estudo e simulação dos motores de indução trifásicos, projeto físico da bancada, especificação dos sensores e equipamentos, montagem da bancada e implementação do aplicativo gerenciador dos ensaios. / Mestre em Ciências

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The objective of this work is to apply a heuristic method to optimize the choice of parameters of unbalanced input voltages of a linear induction motor at low speeds.The mathematical model developed for the linear induction motor considers his linor blocked, aiming applications at low speeds. Applying a genetic algorithm program the magnitude of unbalance of the input voltage of the linear motor can be determine.The experimental results are compared satisfactorily with practical tests conducted with a prototype of the linear machine. / O objetivo deste trabalho é aplicar um método heurístico para otimizar a escolha dos parâmetros de desbalanceamento das tensões de entrada de um motor de indução linear em baixas velocidades. O modelo matemático desenvolvido para o motor de indução linear considera o seu linor bloqueado, visando aplicações em baixas velocidades. Através da aplicação de um programa de algoritmo genético é possível determinar a magnitude dos desbalanceamentos das tensões de entrada do motor linear. Os resultados experimentais obtidos são confrontados de forma satisfatória com os testes práticos realizados com um protótipo da máquina linear. / Mestre em Ciências

The main objective of this work is to perform a comparative study between a three phase induction motor squirrel cage traditional and asymmetrical three-phase induction motor. Were used two motors of the same power, the motor being powered by an asymmetrical voltage source phase. In the studies we investigated the behavior of various quantities such as yield, starting current, voltage sags, power factor, and the power supplied by each machine. With the results obtained from practical experiments, it was found that the asymmetric motor features a number of advantages over traditional engines, which makes it an excellent choice when the application requires the drive loads of high power and not has a three-phase supply. / O objetivo principal deste trabalho é realizar um estudo comparativo entre um motor de indução trifásico do tipo gaiola de esquilo tradicional e um motor de indução trifásico assimétrico. Foram empregados dois motores com a mesma potência, sendo o motor assimétrico alimentado por uma fonte de tensão monofásica. Nos estudos foi investigado o comportamento de várias grandezas como rendimento, corrente de partida, afundamentos de tensão, fator de potência, bem como as potências fornecidas por cada máquina. De posse dos resultados obtidos através de experimentos práticos, pôde-se constatar que o motor assimétrico apresenta uma série de vantagens em relação aos motores tradicionais, o que o torna uma excelente opção quando a aplicação exige o acionamento de cargas de potências elevadas e não se dispõe de um sistema trifásico de alimentação. / Mestre em Ciências

Researches conducted by energy distribution companies on several industry segments showed that about 30%of inductionmotors are operating undersized, i.e. with less than 70%of the rated load. Under these conditions induction motors have low efficiency. Due to the characteristics of industrial processes, traditional methods of efficiency and operation analysis can not be used. In order to meet the requirements of these applications, several methods have been proposed. Most of these methods require only the measurement of voltages, currents and in some cases rotor speed. Often these methods estimate, using different techniques, the shaft torque and calculate the output power and efficiency. The purpose of this study is to develop and implement a real-time method to monitor operating conditions and efficiency of induction motors operating at steady state. The proposed method, by means of measured three-phase voltages and currents and the equivalent circuit of the machine, estimates the shaft torque and speed. Then, based on these estimations, calculates the power output and efficiency. The machine equivalent circuit is estimated by an iterative algorithm that uses only the machine nameplate data and the stator resistance. According to present tendencies a wireless system was developed were a central computer can monitor in real time the efficiency and the operational conditions of one or more motors in a industrial plant. This document presents the theoretical development of the proposed method and the results of computer simulations under different situations. Finally it presents an experimental implementation of the method where its performance is evaluated for different motors. / Estudos realizados por companhias de distribuição de energia elétrica em diversos segmentos do setor industrial demonstraram que aproximadamente 30% dos motores de indução trifásicos analisados estavam operando subdimensionados, ou seja, com uma carga inferior a 70% da carga nominal. Nestas condições motores de indução apresentam baixo rendimento. Devido `as características dos processos industriais os métodos tradicionais de análise de eficiência e operação não podem ser utilizados. Para atender aos requisitos destas aplicações foram propostos diversos métodos que necessitam apenas das tensões, correntes e em alguns casos da velocidade do rotor. De maneira geral estes métodos estimam, utilizando diferentes técnicas, o conjugado no eixo da máquina e calculam a potência de saída e a eficiência. A proposta deste trabalho é desenvolver e implementar um método de monitoramento em tempo real das condições operacionais e da eficiência de motores de indução trifásicos operando em regime permanente. O método proposto estima, utilizando valores medidos das tensões e correntes trifásicas e o circuito equivalente da maquina, o conjugado e a velocidade do eixo e, com base nestas estimativas, calcula-se a potência de saída e a eficiência. O circuito equivalente da máquina é estimado através de um algoritmo iterativo que utiliza apenas os dados de placa da máquina e a resistência do estator. Acompanhando tendências atuais, desenvolveu-se também um sistema com comunicação sem fio (wireless) onde, a partir de um computador central pode-se monitorar em tempo real as condições operacionais e a eficiência de um ou mais motores de uma planta industrial. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento teórico do método proposto bem como o resultado de simulações computacionais sob diferentes situações. Por fim este trabalho apresenta uma implementação experimental do método onde seu desempenho é analisado em diversos motores. / Mestre em Ciências

Esta tese apresenta uma metodologia específica para a quantificação das perdas energéticas em motores elétricos de indução trifásicos com rotor em gaiola, por meio da determinação indireta do rendimento nas condições de funcionamento a plena carga. A referida metodologia, denominada MHmit, foi desenvolvida em ambientes industriais, particularmente no segmento alimentício, contando também com a colaboração do Laboratório de Máquinas Elétricas do Instituto de Eletrotécnica e Energia da Universidade de São Paulo no tocante a disponibilização dos ensaios de vários motores de indução trifásicos com rotor em gaiola ao longo de vários anos de prestação de serviços. Esses ensaios foram de extrema importância para a validação da metodologia apresentada. Sendo o motor elétrico um equipamento de uso final de forte presença industrial, é passível de substituição por tecnologias mais eficientes mediante a realização de estudos de eficiência energética. Os diagnósticos energéticos em sistemas motrizes beneficiam as indústrias por meio da diminuição dos custos com energia elétrica, tanto pela redução de demanda, quanto pela redução do consumo. Porém, para o desenvolvimento desta metodologia foi necessária a avaliação de estudos realizados por empresas prestadoras de serviços na área de conservação de energia elétrica. Essas empresas foram selecionadas a partir da averiguação da satisfação do cliente quanto aos serviços prestados e resultados obtidos após a substituição dos motores. Por meio da análise de 266 casos, verificaram-se os problemas encontrados por essas empresas antes, durante e após a substituição dos motores elétricos do tipo padrão por de alto rendimento. Em alguns casos, a substituição de um motor antigo do tipo padrão por um motor novo do tipo alto rendimento resultou num aumento do consumo de energia elétrica, fato este totalmente controverso quando se espera uma economia de 2 a 6% proveniente desta mudança de tecnologias, de acordo com Eletrobrás e NEMA MG 1. A metodologia MHmit desenvolvida neste trabalho contempla esta situação. As principais metodologias atualmente utilizadas na realização de estudos para substituição de motores elétricos dos tipos padrão por alto rendimento foram analisadas e apresentadas neste trabalho. Dentre elas, a metodologia convencional, que utiliza curvas de motores elétricos para a determinação do rendimento, a metodologia que utiliza o programa denominado BD Motor, desenvolvido pelo Centro de Pesquisas em Energia Elétrica da Eletrobrás, a VII metodologia que utiliza o programa Mark IV, desenvolvido por pesquisadores da Universidade Federal de Itajubá, em parceria com o Procel / Eletrobrás e o software Motor Master, desenvolvido pelo Departamento de Energia Norte-Americano (DoE). Todos esses programas estão disponíveis gratuitamente para download no site do Procel Info / Eletrobrás - www.procelinfo.com.br. A metodologia MHmit, desenvolvida neste trabalho, apresentou desvios percentuais satisfatórios (10,12%) entre os valores previstos (durante as simulações com o aplicativo MHmit) e reais (por meio da verificação da real economia de energia elétrica proporcionada após a substituição do novo motor) das metodologias em estudo. Estas, não contemplam dados de parâmetros de motores antigos, dificultando a obtenção de um valor verdadeiro do rendimento do motor em funcionamento, pois muitas vezes este já sofreu reparos, rebobinagens e curtos-circuitos. Os 86 estudos de caso realizados para a validação desta metodologia (motores com potências de 7,5 a 125 cv) mostraram diferenças significativas entre os valores previstos pelas metodologias atuais e a metodologia desenvolvida MHmit. / This thesis presents a specific methodology to quantify the energy loss in three-phase induction electric motors with cage rotor, by indirect determination of efficiency under operation conditions at full load. This methodology, named MHmit, was developed in industrial environments, particularly in textile and food sectors, relying on the collaboration of the machines laboratory of the Institute of Electrotechnics and Energy, University of São Paulo on the availability of tests in several three-phase induction motors with cage rotor over several years under the laboratory service. These essays were extremely important to validate the presented methodology. Once the electric motor is an equipment of final use strongly present in industry, it is subject to replacement by more efficient technologies by carrying out energy efficiency studies. Energy Diagnosis in electric motors aims to provide the client with a decrease in electric energy costs, not only a decrease in demand, but also as a decrease in consumption. However, for the development of this methodology, it was necessary for evaluation, an assessment by companies that provide services in the area of energy conservation. These companies were selected from an investigation of customer satisfaction on services provided and results obtained after replacing the motors. By analyzing 266 cases, the problems found by these companies had been verified before, during and after the substitution of standard electric motors by high-efficiency ones. In some cases, the substitution of an old standard motor by a new high-efficiency one resulted in an increase of consumption of electric energy, and this fact is totally controversial when one expects savings of 2 to 6 % from this change of technologies, according to Eletrobrás and NEMA MG 1. The methodology MHmit developed in this work covers this situation. The main methodologies currently used to carry out studies to replace standard electric motors by high-efficiency ones were analyzed and presented in this work. Amongst them, the conventional methodology, which uses electric motor curves to determine efficiency, and the methodology that uses the program named BD Motor, developed by the Center of Research in Electric Energy of Eletrobrás, the methodology that uses the program Mark IV, developed by researchers from Federal University of Itajubá, in partnership with Procel/Eletrobrás and the IX program named Motor Master, developed by the North American Department of Energy (DoE). All these programs are freely available for download at Procel Info/Eletrobrás website - www.procelinfo.com.br. The MHmit methodology, developed in this work, presented satisfactory percentage values of deviations (10,12%), between the predicted values (during simulations with MHmit application) and real (by checking the real electric energy savings provided after the old standard motor replacement) when compared to the methodologies in study. These, do not include the old motor data parameters, making it difficult to obtain a true value of motor operation efficiency, because it may have gone through repairs, rewinding and short-circuits. The 86 case studies which were carried out for the validation of this methodology (motors with rated power from 7.5 to 125 hp) showed significant differences between the values provided by current methodologies and the methodology developed MHmit.

Orientador: Robson Pederiva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T22:58:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LamimFilho_PauloCezarMonteiro_D.pdf: 3058410 bytes, checksum: b3139213ab7f18f3ff80772b9e063ab3 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Um programa de manutenção preditiva deve englobar várias técnicas de monitoramento a condição do motor elétrico. Dentre elas, pode-se citar como clássicas, a análise de corrente elétrica e análise de vibrações. Entretanto, existe um grande número de dificuldades associadas com estas técnicas e, conseqüentemente, com suas aplicações in loco no parque fabril. Isto ocorre devido ao largo espectro de possíveis defeitos, tais como: curto circuito entre espiras, desequilíbrio de fase e falhas de barras rotativas do rotor. Este trabalho propõe a implementação de um transdutor (bobina de fluxo) sensível às ondas eletromagnéticas dentro dos motores de indução trifásicos para a detecção, diagnóstico e monitoramento on-line. Foi obtida uma relação entre as principais falhas de origem elétrica (curto circuito entre espiras, desequilíbrio de fase e barras quebradas) com os sinais de fluxo magnético, sendo estabelecidas as freqüências características de falhas. No trabalho é proposto o uso da lógica fuzzy para o monitoramento online. A condição do motor é descrita através de variáveis lingüísticas. Uma base de regras foi construída para ser usada pelo método de inferência fuzzy. O motor de indução é diagnosticado pela composição do conjunto de regras do método de inferência. Os resultados experimentais comprovaram a eficiência do sensor proposto e da estratégia de detecção, diagnóstico e monitoramento on-line, podendo ser futuramente incluídos em Programas de Manutenção Preditiva / Abstract: A predictive maintenance program must include several techniques of monitoring of the electric motor¿s conditions. Among these techniques, probably the two most classic ones are related to electric current and vibration analysis. Unfortunately, in both cases inherent drawbacks make difficult their use in loco on industry plants. As there is a large range of possible fault sources and abnormal machine use conditions (such as inter-turn short circuits, unbalanced voltage supplies and broken rotor bars) the determination of the real machine problem is difficult. This work presents the implementation of a special sensor developed (flux coil sensor) inside three-phase induction motors used as experimental platforms. This sensor is sensitive to electromagnetic waves and they are used for detection, diagnosis, and on-line monitoring of electrical faults. It was established a relation between the main electrical faults (inter-turn short circuits, unbalanced voltage supplies and broken rotor bars) and the signals of magnetic flux, that were identified the characteristic frequencies of these faults. In this work, it is proposed the use of fuzzy logic for the on-line monitoring. The motor operational conditions are described by using fuzzy linguistic variables. A knowledge base, comprising fuzzy rules and databases, was built to support the fuzzy inference process. The conditions of the induction motors used during the test phase are diagnosed using a compositional rule and fuzzy inference procedures. The experimental results shown the efficiency of the flux coil sensor developed and the strategies for detection, diagnosis, and on-line monitoring tasks. The results were undoubtedly impressive and in a near future the system developed can be adapted and used in real predictive maintenance programs in industries / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: Edson Bim / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-09T08:39:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SguareziFilho_AlfeuJoaozinho_M.pdf: 4747025 bytes, checksum: 077f211f88c422646414f234628ad798 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho visa o estudo de métodos de projeto de controladores mediante o emprego da função de transferência complexa; o controle em baixas velocidades de um motor de indução trifásico orientado no fluxo do rotor, bem como no do estator, é o objetivo a ser alcançado. A formulação do modelo vetorial do motor de indução com emprego da função de transferência complexa e do controle vetorial são apresentados. Para validar a proposta, um controlador de ganho proporcional complexo é realizado. Resultados de simulação e de experimentos são obtidos / Abstract: This work aims the study of tunning methods for controllers on vector control using the complex transfer function; low speed control by using the rotor or stator flux orientation on the induction motor is the objetctive. The complex transfer function formulation, its aplication on induction machine model and vector control are presented. To validate the proposal, a proportional complex gains is proposed. Simulation and experimentally results are presented. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Oseas Valente de Avilez Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:32:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bordon_MarioEduardo_D.pdf: 1470672 bytes, checksum: e05feebeca9a1ab481716d9a42b1a8f5 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um controlador digital simples e eficiente, utilizando conceitos de lógica nebulosa, aplicado no acionamento de um motor de indução trifásico. Trata-se de um trabalho de engenharia aplicada, que apresenta o projeto de um controlador nebuloso de arquitetura simplificada, que emprega uma estrutura padronizada para representação das funções de pertinência e permite efetuar a ponderação dos termos lingüísticos. Para avaliar o desempenho deste controlador, foi implementado um sistema para acionamento do motor de indução, com freqüência de operação controlada e limitação de corrente, capaz de gerar em tempo real, um perfil de freqüência adequado, sempre que um novo valor para freqüência de operação seja estabelecido. No projeto deste controlador, optou-se pela utilização de um sistema digital de baixo custo, baseado em microcontroladores de 8 bits, mesmo assim, os resultados obtidos superaram as expectativas, comprovando a viabilidade operacional deste controlador nebuloso de arquitetura simplificada, para acionamento do motor de indução, evitando que a corrente ultrapasse o limite estipulado e impedindo o desligamento desnecessário do sistema / Abstract: This work presents a new approach of a simple and efficient digital controller, which uses the fuzzy logic concepts to drive a three-phase induction motor in a practical engineering application. In order to represent the membership functions and carry out the weighting up of linguistic terms a custom structure was used in the fuzzy logic controller. The performance evaluation of the digital controller was verified using a new strategy of induction motor drive for speed control and input current restriction. This fuzzy logic controller with simplified architecture applied in a real time speed control assures the current restriction and the normal operation of the induction motor. The control strategy operates in closed loop and has a dynamic gain adjustment that provides the soft start requirements. The closed loop frequency control allows to adjust the desired value of the rotation frequency, while the closed loop current control assures that current doesn't cross the limit stipulated for motor drive. The versatility of this digital controller based on low cost 8 bits microcontrollers can be verified from the results presented. The accuracy and time response could be compared to the other conventional systems using scalar or vector techniques / Doutorado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Doutor em Engenharia Elétrica